Tam bir devre için Ohm yasası

Elektrik mühendisliğinde terimler vardır: kesit ve tam devre.

Sitenin adı:

• bir akım veya voltaj kaynağı içindeki bir elektrik devresinin parçası;

• kaynağa veya bir kısmına bağlı elektrik elemanlarının tüm dış veya iç devresi.

"Tam devre" terimi, aşağıdakiler dahil tüm devrelerin bir araya getirildiği bir devreyi ifade etmek için kullanılır:

• kaynaklar;

• kullanıcılar;

• bağlantı telleri.

Bu tür tanımlar, devrelerde daha iyi gezinmeye, özelliklerini anlamaya, işi analiz etmeye, hasarları ve arızaları aramaya yardımcı olur. Elektrik süreçlerini insan ihtiyaçları için optimize etmek üzere aynı soruları çözmenize izin veren Ohm yasasına gömülüdürler.

Georg Simon Ohm'un temel araştırması hemen hemen her devre bölümü veya tam şematik.

Ohm Yasası tam bir DC devresi için nasıl çalışır?

Örneğin, anot ve katot arasında potansiyel farkı U olan, halk arasında pil olarak adlandırılan bir galvanik pili ele alalım. Terminallerine, basit bir direnç direnci R olan filamanlı bir ampul bağlarız.

Metaldeki elektronların hareketiyle oluşan bir I = U / R akımı filamandan akacaktır. Akü telleri, bağlantı telleri ve ampulden oluşan devre, devrenin dış kısmını ifade eder.

Akım ayrıca pil elektrotları arasındaki iç kısımda da akacaktır. Taşıyıcıları pozitif ve negatif yüklü iyonlar olacaktır. Elektronlar katoda çekilecek ve pozitif iyonlar buradan anoda itilecektir.

Bu sayede katot ve anot üzerinde pozitif ve negatif yükler birikir ve aralarında potansiyel bir fark oluşur.

İyonların elektrolit içindeki tam hareketi engellenir pilin iç direnci«r» ile işaretlenmiştir. Harici devreye akım çıkışını sınırlar ve gücünü belirli bir değere düşürür.

Devrenin tüm devresinde, akım iç ve dış devrelerden akar ve seri olarak iki bölümün toplam direnci R + r'yi aşar. Değeri, elektromotor veya kısaca EMF olarak adlandırılan ve «E» indeksi ile gösterilen elektrotlara uygulanan kuvvetten etkilenir.

Değeri, yüksüz (harici devre olmadan) akünün uçlarından bir voltmetre ile ölçülebilir. Yük aynı yere bağlıyken, voltmetre U voltajını gösterir. Başka bir deyişle: akü terminallerinde yük yokken, U ve E büyüklük olarak eşleşir ve akım dış devreden aktığında U < E.

Kuvvet E, tam bir devrede elektrik yüklerinin hareketini oluşturur ve I = E / (R + r) değerini belirler.

Bu matematiksel ifade, eksiksiz bir DC devresi için Ohm yasasını tanımlar. Eylemi, resmin sağ tarafında daha ayrıntılı olarak gösterilmektedir.Tüm devrenin iki ayrı akım devresinden oluştuğunu gösterir.

Ayrıca pilin içinde, dış devre yükü kapatıldığında bile yüklü parçacıkların hareket ettiği (kendi kendine deşarj akımı) ve bu nedenle katotta gereksiz metal tüketimi meydana geldiği de görülmektedir. Pil enerjisi, iç direnç nedeniyle ısınmak ve çevreye dağılmak için harcanır ve zamanla tamamen kaybolur.

Uygulama, nihai ürünün keskin bir şekilde artan maliyetleri ve oldukça yüksek kendi kendine deşarjı nedeniyle, iç direncin r yapıcı yöntemlerle azaltılmasının ekonomik olarak haklı olmadığını göstermektedir.

sonuçlar

Pilin verimliliğini korumak için, yalnızca çalışma süresi boyunca harici devreye bağlanarak yalnızca kullanım amacı için kullanılmalıdır.

Bağlı yükün direnci ne kadar yüksek olursa, pil ömrü o kadar uzun olur. Bu nedenle, aynı ışık akısına sahip nitrojen dolgulu olanlardan daha düşük akım tüketimine sahip akkor filamanlı ksenon lambalar, enerji kaynaklarının daha uzun hizmet ömrünü garanti eder.

Galvanik elemanların depolanması sırasında, dış devrenin kontakları arasında akım geçişi güvenilir izolasyonla engellenmelidir.

Pilin dış devre direnci R'nin dahili değeri r önemli ölçüde aşması durumunda bir gerilim kaynağı olarak kabul edilir ve ters ilişki sağlandığında bir akım kaynağıdır.

Tam bir AC devresi için Ohm Yasası nasıl kullanılır?

AC elektrik sistemleri, elektrik endüstrisinde en yaygın olanlardır.Bu sektörde elektriği elektrik hatları üzerinden taşıyarak çok büyük mesafelere ulaşıyorlar.

İletim hattının uzunluğu arttıkça elektrik direnci artar, bu da tellerin ısınmasına ve iletim için enerji kaybının artmasına neden olur.

Ohm yasası bilgisi, elektrik mühendislerinin elektriği taşımanın gereksiz maliyetlerini azaltmasına yardımcı oldu. Bunu yapmak için, kablolardaki güç kaybı bileşeninin hesaplanmasını kullandılar.

Hesaplama, niteliksel olarak uzaktaki tüketicilere aktarılması ve toplam direncin üstesinden gelmesi gereken üretilen aktif güç P = E ∙ I değerine dayanmaktadır:

• jeneratörde dahili r;

• tellerin dış R'si.

Jeneratör terminallerindeki EMF'nin büyüklüğü E = I ∙ (r + R) olarak belirlenir.

Tüm devrenin direncini yenmek için güç kaybı Pp, resimde gösterilen formülle ifade edilecektir.

Buradan da görülebileceği gibi, güç tüketimi tellerin uzunluğu/direnci ile orantılı olarak artmaktadır ve jeneratörün EMF'sini veya hat voltajını artırarak gücün taşınması sırasında bunları azaltmak mümkündür. Bu yöntem, güç hattının jeneratör ucunda devreye yükseltici transformatörler ve trafo merkezlerinin alıcı noktasında düşürücü transformatörler dahil edilerek kullanılır.

Ancak, bu yöntem sınırlıdır:

• koroner deşarjların meydana gelmesine karşı koymak için teknik cihazların karmaşıklığı;

• elektrik hatlarını dünya yüzeyinden uzaklaştırma ve izole etme ihtiyacı;

• uzayda hava hattı radyasyonunun enerjisindeki artış (anten etkisinin görünümü).

Sinüzoidal alternatif akım devrelerinde Ohm yasası işleminin özellikleri

Endüstriyel yüksek gerilim ve ev tipi üç fazlı / tek fazlı elektrik enerjisinin modern kullanıcıları, yalnızca aktif değil, aynı zamanda belirgin endüktif veya kapasitif özelliklere sahip reaktif yükler de oluşturur. Uygulanan gerilimlerin vektörleri ile devrede akan akımlar arasında bir faz kaymasına yol açarlar.

Bu durumda, harmoniklerin zaman dalgalanmalarının matematiksel gösterimi için şunu kullanın: karmaşık biçimve vektör grafikleri mekansal temsil için kullanılır. Güç hattından iletilen akım şu formülle kaydedilir: I = U / Z.

Ohm yasasının ana bileşenlerinin karmaşık sayılarla matematiksel gösterimi, güç sisteminde sürekli olarak meydana gelen karmaşık teknolojik süreçleri kontrol etmek ve yönetmek için kullanılan elektronik cihazların algoritmalarının programlanmasına izin verir.

Karmaşık sayılarla birlikte, tüm oranları yazmanın diferansiyel biçimi kullanılır. Malzemelerin iletken özelliklerini analiz etmek için uygundur.

Bazı teknik faktörler, tam bir devre için Ohm yasasını ihlal edebilir. Onlar içerir:

• Yük taşıyıcıların momentumu etkilenmeye başladığında yüksek titreşim frekansları. Elektromanyetik alandaki değişikliklerin hızına göre hareket edecek zamanları yoktur;

• düşük sıcaklıklarda belirli bir madde sınıfının süperiletkenlik durumları;

• akım tellerinin elektrik akımı ile artan ısınması. akım-gerilim karakteristiği doğrusal karakterini kaybettiğinde;

• yalıtım tabakasının yüksek voltaj deşarjı ile tahrip edilmesi;

• gaz ortamı veya vakumlu elektron tüpleri;

• yarı iletken cihazlar ve elemanlar.